KR101625248B1 - 화물 승강 장치용 조기 과부하 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 힘 센서를 포함하는 화물 승강 장치의 오작동을 동적 검출하기 위한 방법으로서: 증가와 관련하여 힘 센서의 신호를 모니터링하는 단계와; 화물 수용 수단을 상승시키기 위해 필요한 기간을 정의하는 단계와; 과부하 임계의 초과와 관련하여 신호를 모니터링하는 단계와; 정의된 기간 동안 과부하 임계가 초과 되지 않으면 신호로부터 정의된 기간 이내에 중량 힘을 결정하고 이 결정된 중량 힘을 기저 부하로서 확정하는 단계와; 기저 부하보다는 높지만 이전 과부하 임계보다 낮은 동적 점프 임계를 공칭 과부하 임계로서 확정하는 단계와; 신호가 점프 임계보다 높거나 그와 동일한지 여부와 관련하여 신호를 모니터링하고 신호가 점프 임계보다 높거나 그와 동일하면 차단 신호를 생성하는 단계를; 포함하는 상기 동적 검출 방법에 관한 것이다.

Description

화물 승강 장치용 조기 과부하 검출 방법{EARLY OVERLOAD DETECTION FOR A LOAD LIFTING DEVICE}

본 발명은, 화물 수용 수단과 상호 작용하는 적어도 하나의 힘 센서를 포함하는 화물 승강 장치, 특히 컨테이너 크레인의 위험한 작동을 동적 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 과부하 안전 장치(overload safety device)를 포함하는 크레인에 관한 것이다.

통상적인 과부하 안전 장치들은 크레인에 매달린 부하의 중량 힘을 모니터링하되, 부하는 크레인의 화물 수용 수단과 상승시킬 대상으로 구성될 수 있다. 부두에서 컨테이너 선박의 하적에 이용되는 크레인들은 화물 수용 수단으로서 이른바 "스프레더(spreader)"를 포함한다. 스프레더는 통상적으로 다중 지브형 그래브(multi-jib type grab)이며, 이런 그래브는 자체 단부들에 록킹 핀(locking pin)을 각각 포함한다. 그리고 록킹 핀들은 컨테이너 표면에 위치하는, 다시 말하면 컨테이너의 상면 또는 하면의 모서리 부분들의 표면 또는 그 내부에 위치하는 대응하는 수용부들 내에 각각 삽입 고정될 수 있다. 상기 록킹 핀들에는 상황에 따라 이른바 측정 축들(measuring axis)이 통합될 수 있다. 측정 축은 예컨대 스트레인 게이지 스트립(SGS: strain gauge strip)과 같은 전기 측정 시스템을 구비한 원통형 힘 변환기(force transducer)로 구성된다. 상기 록킹 핀들이 컨테이너와 맞물리고 컨테이너는 승강 기구(예: 로프 권양기)에 의해 상승되면, 곧바로 측정 축의 측정 영역이 변형되며, 이는 다시 대응하는 측정 신호를 발생시킨다.

측정 축에 작용하는 힘이 크면 클수록, 측정 신호는 더욱더 높아진다. 크레인은 통상적으로 최대 공칭 부하를 승강시켜야 하기 때문에, 공칭 부하를 초과할 시에 크레인의 비상 차단, 특히 승강 과정의 중단을 야기하는 과부하 안전 장치가 제공된다.

본 발명은, 힘 센서를 포함하는 화물 승강 장치의 오작동을 동적 검출하기 위한 방법으로서: 증가와 관련하여 힘 센서의 신호를 모니터링하는 단계와; 화물 수용 수단을 상승시키기 위해 필요한 기간을 정의하는 단계와; 과부하 임계의 초과와 관련하여 신호를 모니터링하는 단계와; 정의된 기간 동안 과부하 임계가 초과 되지 않으면 신호로부터 정의된 기간 이내에 중량 힘을 결정하고 이 결정된 중량 힘을 기저 부하로서 확정하는 단계와; 기저 부하보다는 높지만 이전 과부하 임계보다 낮은 동적 점프 임계를 공칭 과부하 임계로서 확정하는 단계와; 신호가 점프 임계보다 높거나 그와 동일한지 여부와 관련하여 신호를 모니터링하고 신호가 점프 임계보다 높거나 그와 동일하면 차단 신호를 생성하는 단계를; 포함한다.

도 1은 본 발명에 따라 과부하 임계, 특히 동적 과부하 임계를 포함하여 나타낸 부하/시간 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 선행 기술에 따라 스프레더에 부하가 가해진 경우 나타나는 부하/시간 그래프이다.
도 4는 선행 기술에 따라 스프레더에 부하가 가해지지 않은 경우 나타나는 부하/시간 그래프이다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

컨테이너 스프레더는 WO 02/10056 A1에서 실례로서 설명된다. 컨테이너 크레인은 DE 102 33 875 A1에 실례로서 설명되어 있다. 이 두 출원은, 스프레더 및 컨테이너 크레인 각각의 일반적인 구성과 관련되는 점에 한해 본원에서 분명하게 참조된다.

일반적으로 통상적인 과부하 안전 장치는 이른바 "스내그 부하(snag load)" 상태의 방지를 위해서도 이용된다. "스내그 부하"는, 예컨대 하적 또는 선적할 선박에서 화물 또는 스프레더의 걸림 고착(entangling)에 의해 크레인의 부하가 의도하지 않는 방식으로 증가하는 것을 의미한다. 그로 인해 부하는 거의 무한대로, 구체적으로 말하면 최대 과부하 차단이 이루어질 때까지 증가할 수 있다. 선복(belly)의 내부로부터 스프레더를 투다 상승시킬 때 스프레더 또는 이 스프레더에 매달린 컨테이너는 예컨대 추가 상승될 컨테이너에 대향하여 돌출된 또 다른 컨테이너에 걸릴 수 있다. 그 결과 추가 상승되는 컨테이너가 기울어지면, 과부하 안전 장치는 크레인의 공칭 부하(예: 60t)가 초과 될 시에 비로소 반응한다. 다시 말하면, 이런 경우, 대체로 스프레더가 선박에 걸리는 점이 기록되기 전에, 크레인은 (컨테이너가 스프레더에 걸려 있지 않은 경우) 최대 60t의 힘으로 선박을 견인한다. 이때 발생하는 힘은 크레인 또는 선박의 철골 구조에 의해 지탱되어야 한다. 이때 크레인, 선박, 스프레더 및/또는 상승될 컨테이너가 손상을 입게 되는 상당한 위험이 존재한다.

만일 비어 있는 스프레더, 다시 말하면 매달린 화물이 없는 스프레더가 예컨대 280m/min의 최대 승강 로프 속도로 승강될 수 있다는 점에서 출발한다면, 이는 반응 시간이 5ms일 때 2.5cm의 승강 로프 길이에 상응한다. 그에 따라 30ms의 반응 시간은 이미 15cm의 승강 로프 길이에 상응한다. 요컨대 통상적인 과부하 안전 장치를 이용한 작동이 이루어질 때, 상기와 같은 이론적인 승강 로프 길이는 크레인 및/또는 선박의 철골 구조에 의해 지탱되어야 한다. 따라서 반응 시간을 가능한 짧게 유지하고자 하는 노력이 있었다.

이와 같은 목적 설정 시에 문제가 되는 점은 두 가지 승강 사례를 구별해야 한다는 사실이다. 다시 말하면, 스프레더가 화물을 포함하는 조건에서 상승되는지 여부와 스프레더가 단독으로 상승되는지 여부를 구별하는 것이다. 도 3에는 부하/시간 그래프가 도시되어 있되, 동그라미 숫자 1번으로 표시되어 있는 그래프의 좌측 부분에는 과부하 차단 시의 정상적인 승강 과정이 도시되어 있다. 동그라미 숫자 2번으로 표시된 그래프의 우측 부분에는 "스내그 부하" 상태가 실제로 발생하는 그런 승강 과정이 도시되어 있다.

정상적인 경우(그래프의 좌측 부분 참조), 화물을 상승시킨 후에, 통상적으로 부하 또는 부하 분포가 바람직하게는 모서리 영역에서 측정될 수 있도록 배치되는 힘 센서들의 측정 신호에서 오버슈트(overshoot)가 발생한다. 이런 오버슈트는 소정의 시간 이후에 안정화된다. 측정 신호가 진동하는 동안, 평균 부하가 산출될 수 있다. 이는 도 3의 그래프에서 "평균 부하(average load)"로 지칭되는 수평선에 의해 도시된다. 정상적인 승강 과정의 종료 시에 화물은 다시 내려 놓이고, 그럼으로써 측정 신호는 영(0)으로 떨어진다.

도 3의 우측 부분에는 의도하지 않은 부하 증가("스내그 부하")가 발생하는 승강 과정이 도시되어 있다. 화물이 상승된 후에(정상적인 승강 과정의 증가 측면(increase edge)에 대해 평행한 정상적인 부하 사례), 부하 또는 대응하는 측정 신호는 재차 갑자기 증가한다. 화물은 예컨대 컨테이너 크레인의 운전 중에 걸림 고착될 수 있다. 추가의 부하 증가는 정상 작동 모드에서 발생하지 않기 때문에, 종국에 제어 장치는 추가 승강 과정 없이 운전이 실시된다는 점에서 출발하며, 이와 같은 추가 증가는 오류에 의해 야기됨에 틀림없다. 이런 사항은, 측정 신호가 사전 설정된 과부하 임계를 초과할 때 비로소 통상적인 제어 장치에 의해 검출된다. 이런 경우 측정 신호가 대체로 과부하 임계에 도달할 때까지 소정의 시간이 소요되며, 그럼으로써 실질적인 반응 시간은 상대적으로 오래 시간 지연되며, 이는 그로 인해 크레인이 최대 힘으로 견인하기 때문에 인적 상해 및 기계 손상을 초래할 수 있다.

추가 상황은 도 4에 도시되어 있다. 이런 추가 상황은 화물이 매달리지 않은 조건에서 스프레더를 상승시키고, 그리고/또는 이동시킬 시에 발생한다. 스프레더는 단독으로도 예컨대 이동 시에 선박의 내부에 걸림 고착될 수 있다. 도 4의 부하/시간 그래프에서 그래프의 좌측 부분에는 스프레더의 정상적인 운전이 도시되어 있되, 측정 신호는 스프레더 단독의 중량에 상응한다. 그래프의 우측 부분에는 "스내그 부하" 상태를 나타내는 운전 상황이 도시되어 있다.

도 4의 우측 곡선(2)의 부하 증가를 도 3의 좌측 곡선(1)의 부하 증가와 비교한다면, 제어 장치의 경우 정상적인 부하 상태와 "스내그 부하" 상태를 구별하기가 특히 어렵다는 사실을 알 수 있다. 다시 말하면, 도 4의 우측 곡선의 경우, 크레인은, 과부하 안전 장치가 과부하 임계에 도달함을 검출할 때까지 부하를 받게 될 수도 있다. 그러나 그 순간에 크레인은 최대 공칭 힘으로 스프레더를 견인하며, 그럼으로써 큰 손상을 야기할 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기 문제의 해결을 도모하는 것에 있다.

이를 위해 본 발명은 다음과 같은 단계들을 제안한다: 추가 부하의 매달림 여부와 무관하게 화물 수용 수단을 상승시키기 위해 필요한 기간을 정의하는 단계와; 과부하 임계의 초과와 관련하여 정의된 기간 동안 증가 중에 신호를 모니터링하는 단계와; 정의된 기간 동안 과부하 임계가 초과 되지 않으면, 신호로부터 평균화된 중량 힘을 결정하고 이 평균화된 중량 힘을 기저 부하(base load)로서 확정하는 단계와; 기저 부하보다 높고 공칭 과부하 임계보다 낮은 동적 점프 임계를 과부하 임계로서 확정하는 단계와; 및 신호가 점프 임계보다 높거나 그와 동일한지 여부와 관련하여 신호를 모니터링하고 신호가 점프 임계보다 높거나 그와 동일하다면 차단 신호를 생성하는 단계.

선행 기술에서 공칭 과부하 임계는 정적(static)으로 정의되되, 다시 말하면 각각 지배적인 상황에 대한 과부하 임계값의 적응이 이루어지지 않는다. 이로 인해, 특히 화물이 스프레더에 매달리지 않은 그런 경우, 과부하 임계값에 도달하고 차단이 개시될 수 있을 때까지 상대적으로 오랜 시간이 소요되기 때문에, 크레인 또는 선박은 상당한 손상을 입을 수 있다.

그에 반해 본 발명에서는 임계값이 동적(dynamic)으로 확정되되, 다시 말하면 임계값이 시간이 흐름에 따라 가변하며 각각 지배적인 상황에 적응된 값을 취할 수 있다. 상승 시에 상승 과도 과정(transient process)이 종료되면, 곧바로 본 발명에 따라 평균화된 값이 결정되되, 이는 화물이 매달려 있거나 또는 그렇지 않은 스프레더의 중량에 상응한다. 이처럼 결정된 값은 예컨대 동적 "점프 임계"를 정의할 수 있도록 30%만큼 증가된다. 힘 센서의 신호가 상기 임계값을 뛰어넘으면, 분명히 스프레더는 걸림 고착되었거나 또는 고정된 것이며 그에 따라 비상 차단이 이루어져야 한다. 이는 대개 크레인이 최대 힘으로 스프레더를 견인하기 전에 이루어진다. 이와 같은 상황들은 화물의 상승 시에 발생할 수 있을 뿐 아니라, 크레인의 수평 운전, 또는 크레인 트롤리의 수평 주행 중이고 그 아래에는 스프레더가 매달린 상태에서도 이루어질 수 있다.

또한, 이를 위해, 본 발명에 따라서는, 점프 임계가 동적으로 적응되기 때문에, 화물이 매달린 상태의 스프레더 상승과, 화물이 매달리지 않은 스프레더 상승 또는 "스내그 부하" 상태가 구별된다. 스프레더에 화물이 매달려 있지 않으면, 점프 임계의 절댓값은 화물이 스프레더에 매달려 있는 경우보다 더욱 낮다.

모든 경우에 절대적인 과부하 임계(공칭 부하 임계)가 초과 되는 점은 방지될 수 있다.

또한, 바람직한 경우는, 의도되는 승강 과정 중에 신호가 정의된 기간에 포함되는 상승 과도 단계(transient phase)를 통과하고, 기저 부하는 정의된 기간 동안 신호의 평균화된 값에 상응할 때이다.

이와 같은 방식으로, 상승 과도 과정을 고려할 수 있다. 동적 점프 임계를 결정하기 위한 기준 값(base value)은 평균값을 나타내며, 그럼으로써 점프 임계는 상승 과도 과정 중에 극한값을 기반으로 결정되지 않게 된다.

바람직한 실시예에 따라, 화물 승강 장치의 승강 기구, 특히 로프 권양기가 신호 증가 중에 작동되는지 여부에 대한 질의가 이루어진다.

이런 질의를 통해 추가 정보원이 존재한다. 승강 기구가 작동되지 않고 그럼에도 부하가 증가하면, 그로부터 스프레더 및/또는 매달린 화물(예: 컨테이너)이 예컨대 크레인의 수평 운전 시에 걸림 고착되었음이 추론될 수 있다.

따라서, 승강 기구가 작동된다면, (지면으로부터) 화물의 상승과 (앞서 화물이 스프레더와 함께 공중에 부양된 상태에서) 화물의 추가 상승이 구별될 수 있다. 화물이 지면으로부터 상승하는 첫 번째 경우에는, 스프레더의 중량에 추가로 화물의 중량이 상승되어야 하기 때문에, 힘 센서의 측정 신호의 증가가 기대된다. 화물이 추가 상승하는 두 번째 경우에는, 크레인이 스프레더 및 화물을 이미 고정 유지하고 있으므로 중량의 추가 증가는 기대되지 않는다.

또한, 바람직하게는, 각각의 힘 센서를 위해, 전체 시스템의 과부하 임계보다 낮은 힘 센서 고유의 과부하 임계가 초과 되는지 여부가 점검된다.

특히 컨테이너를 상승시키기 위해 스프레더를 이용할 시에, 컨테이너의 각각의 모서리부분을 위해, 반드시 스프레더 내부에 배치하지 않아도 되는 힘 센서가 장착된다. 그러므로 컨테이너를 이용할 시에 통상적으로 4개의 힘 센서(각각의 승강 로프에 대해 하나의 힘 센서)가 이용된다. 4개의 힘 센서의 측정 신호의 합은 총 부하(스프레더 및 컨테이너)에 상응한다. 그러므로 힘 센서 각각은 총 부하의 결정에 기여하므로, 힘 센서 각각에 대해 전체 시스템의 과부하 값보다 낮은 개별 과부하 값들이 확정될 수 있다. 이와 같은 개별 과부하 값들과 상승 과도 과정의 기간을 바탕으로, 부하/시간 그래프에서는, 화물의 상승 시에 상승 과도 과정 중에 측정 신호가 이동되어야 하는 범위에 해당하는 영역(window)이 정의된다. 신호가 상기 영역에 의해 정의된 범위를 벗어나면, 공칭 과부하 값에서 통상적인 과부하 차단과 비교하여, 비상 차단이 상대적으로 이른 시점에 이루어질 수 있다.

그 외에도 바람직한 경우는 점프 임계의 모니터링이 연속적으로 이루어질 때이다.

이와 같은 방식으로 점프 임계의 절댓값은 연속해서, 다시 말하면 동적으로 적응될 수 있다.

추가의 바람직한 실시예에 따라, 화물 수용 수단은 최대 300m/min의 속도로 작동되고 검출 반응 시간은 바람직하게는 5ms 이하이다.

이런 경우 승강 로프 길이는, 비록 비상 차단 사건이 발생하더라도, 승강 로프가 추가 이동되는 정도인 2.5cm이다. 이와 같은 승강 로프 길이는 크레인 또는 선박의 철골 구조에 의해 지탱되며, 일반적으로 선박 또는 크레인의 손상을 초래하지 않는다.

또한, 바람직하게는, 동적 점프 임계가 승강 과정이 이루어질 때마다 새롭게 결정된다.

동적 점프 임계의 결정과 결부되는 계산은 영구적으로 실시될 수 있다. 이런 점은 안전성을 높인다.

자명한 사실로서, 앞서 언급되고 이후에 재차 설명되는 특징들은, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 조건에서, 각각 명시된 조합 방법뿐 아니라 또 다른 조합 방법 또는 단독으로 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 도면에 도시되어 있으며, 다음의 구체적인 설명에서 더욱 상세하게 설명된다.

본 발명은 소프트웨어 및/또는 하드웨어에 의해 구현된다. 발명자는 화물의 승강 시에, 또는 화물의 이동 시에, 정적 과부하 임계로 기능하는 통상적인 비상 차단에 비해 동적 과부하 임계의 정의를 통한 비상 차단이 보다 신속하고 바람직하게 실시될 수 있음을 인식하였다. "동적" 과부하 임계라고 하면, 다음에서는 초과 될 시에 비상 차단이 개시되는 그런 가변 값으로 간주 된다. 이는 시스템의 값이 측정되는지 여부, 또는 그 값이 외부 소스에 기인하는지 여부와 무관하게 발생할 수 있다. 이런 값은 각각 지배적인 상황에 적응된다. 이 경우 스프레더가 단독으로, 다시 말해 화물 없이 이동되는지 여부, 또는 스프레더가 화물이 매달린 상태로 이동되는지 여부는 구별되지 않는다. 다만, 화물이 바로 매달려서 스프레더가 상승되어야 하는 상태에서 이루어지는 스프레더의 상승과, 화물이 이미 스프레더에 매달린 상태에서 이루어지는 스프레더의 추가 상승이 명확하게 구별될 수 있다.

본 발명은 예컨대 컨테이너 크레인 또는 기타 형식의 크레인과 같은 화물 승강 장치들에서 적용할 수 있다.

크레인에 매달린 부하를 측정하기 위해 힘 센서들이 이용된다. 힘 센서는 통상적으로 힘 변환기와, 이 힘 변환기와 상호 작용하는 전기 측정 시스템으로 구성되고, 전기 측정 시스템은 중량 힘을 전기 신호로 변환한다. 힘 센서로서는 예컨대 측정 축, 측정 텅(measuring tongue), 압력 셀 등이 이용될 수 있다. 전기 측정 시스템으로서는 예컨대 스트레인 게이지 스트립(SGS)이 이용될 수 있다. 이 SGS는 힘 변환기 상에 접착 고정되거나, 또는 "스퍼터링" 기술로 제공될 수 있다.

본 발명은 특히 컨테이너 크레인의 경우 이른바 스프레더와 연계되어 이용된다. 스프레더는 예컨대 컨테이너를 상승시키기 위한 그립핑 장치로서 이용된다. 예컨대 측정 축과 같은 힘 변환기는 스프레더의 승강 로프에 작용하는 힘을 측정하는데 이용된다. 이와 같은 측정 축들은 승강 로프를 통해 통상적으로 상승시킬 스프레더의 모서리들에서 측정을 실시한다. 모든 측정 신호의 합은 총 부하를 나타낸다.

힘 센서들은 총 중량을 산출하기 위한 제어 장치에 전송되는 측정 신호들을 생성한다. 이와 같은 신호들을 기반으로 하면, 측면 부하, 과부하, 이완 신호(slack signal), 특정 부하 신호, 또는 측면 또는 경사 부하 오류도 결정될 수 있다. 이처럼 다양한 정보 또는 신호를 산출하기 위해 힘 센서들의 개별 측정 신호들은 당업자에게 이미 알려진 바와 같이 다양한 방식으로 조합된다.

자명한 사실로서 단 하나의 힘 센서만이 제공될 수도 있다.

도 1에는 상승 과정에 대한 부하/시간 그래프가 도시되어 있다. 상승 과정 시에 스프레더는 컨테이너와 결합된다. 그동안 컨테이너는 밑받침(바닥면/또 다른 컨테이너) 상에 놓여있다. 스프레더가 컨테이너와 결합되면, 곧바로 크레인의 승강 기구에 의해 상승 과정이 개시된다. 그렇게 함으로써 측정 신호는 영(0)에서부터 제1 (제한된) 최댓값으로 증가된다. 이때 그 제1 최댓값은 컨테이너의 중량 힘에 대한 제1 척도를 나타낸다. 이런 사항은 도 1에서 동그라미 숫자 1번으로 표시된 측정 곡선의 좌측 부분에 도시되어 있다. 컨테이너가 상승되면, 다시 말해 바닥면 또는 그 밑받침으로부터 상승되면, 곧바로 상승 과도 과정이 시작되며, 이는 도 1에서 수평의 보조선에 의해 도시되어 있는 평균 부하 값만큼 이루어지는 신호의 진동으로 나타난다. 소정의 시간 후에 상승 과도 과정은 감쇠된다. 그런 후에 측정 신호는 거의 일정해진다. 컨테이너는 이동되고 이후에 다시 내려 놓일 수 있다. 컨테이너가 내려 놓이면, 측정 신호는 영(0)으로 떨어진다.

승강될 중량의 값과 승강 과정의 속도 각각에 따라, 상승 과도 과정은 상대적으로 더욱 느리게, 또는 더욱 빠르게 감쇠된다. 일반적으로 승강될 대상의 최대 중량은 이미 알고 있는 상태이다. 승강시킬 대상의 중량을 알고 있을 시에 상승 과정의 기간은 적어도 대략적인 정도로 사전에 제시될 수 있다. 도 1의 우측 반쪽 부분에는 추가의 상승 과정이 도시되어 있다. 상승 과정의 기간은 동그라미 숫자 2번으로 표시된 측정 곡선에서 2개의 수직 보조선에 의해 범위 한정되어 있다.

상승 과정의 기간은 각각의 상승 과정에 대해 상승시킬 부하의 값에 따라 제어 장치에 본 발명에 따라 입력될 수 있다. 그러나 상승 과정의 기간은 앞서 제어 장치의 저장 장치 내에 저장되는 파라미터의 형태로 사전 설정될 수 있다. 다양한 부하에 적응할 수 있도록 하기 위해 수많은 다양한 파라미터가 저장될 수 있다.

본 발명에 따라 상승 과정의 초기에 상승 과정을 위한 시간 영역(time window)이 트리거링 된다. 이와 같은 트리거링 시점은 특히 측정 신호가 영(0)보다 높아지는 그런 시점에 상응한다. 측정 신호는 상승 과정의 기간에 걸쳐 검출된다. 정의된 기간의 종료 후에 평균 부하에 상응하는 평균값이 구해진다. 평균 부하는 도 1의 우측 부분에도 수평 보조선에 의해 도시되어 있다.

그런 다음, 상기 평균화된 값을 기반으로, 본 발명에 따라 도 1에는 "동적 스내그 부하 임계"로 지칭되어 있는 동적 점프 임계가 정의된다. 점프 임계는 그래프에서 평균화된 부하보다 예컨대 30% 높게 위치한다.

또한, 도 1에는 동적 임계가 총 부하의 과부하 임계 아래에 위치하는 것을 알 수 있다. 도 1의 예시에서 상기 동적 부하는 심지어 총 과부하 임계보다 훨씬 아래에 위치한다.

도 1에는 "모서리 지점들의 과부하 임계"로 지칭되는 추가의 수평 보조선이 도시되어 있다. 이와 같은 보조선은 바람직하게는 승강 로프를 통해 스프레더의 모서리들에서 측정을 실시하는 개별 힘 센서들의 과부하 임계값을 나타낸다. 자명한 사실로서, 상기 개별 과부하 임계들은 총 과부하 임계보다 더욱 낮게 나타난다.

상승 과정의 기간 동안에는, 부하 증가 측면들뿐 아니라 모서리 지점들의 과부하 임계에 따라 부하의 모니터링이 이루어진다.

또한, 도 1에서 우측 측정 곡선의 말단에는 "스내그 부하" 상태가 도시되어 있다. 스프레더에 매달린 컨테이너는 예컨대 추가의 승강 과정 동안(컨테이너가 상승된 후에 추가로 상승되는 경우) 여전히 선박 내에 보관되고 있는 또 다른 컨테이너에 걸림 고착될 수 있다. 그러므로 측정 곡선은 다시 도약하듯 증가한다. 동적 임계는 총 과부하 임계보다 훨씬 낮기 때문에, "스내그 부하" 상태는 통상적인 접근법에 비해 훨씬 보다 이른 시점에 검출될 수 있다. 항시 "스내그 부하" 상태는 총 과부하 임계에 도달하기 전에 이미 검출되고 승강 과정은 비상 정지 신호의 생성을 통해 중단된다. 이런 경우 결코 크레인 또는 선박에 손상을 입히는 부하는 발생하지 않는다.

도 2와 관련해서는 본 발명에 따른 방법이 흐름도의 형태로 예시로서 설명된다.

단계 S1에서는 기본적으로 신호 증가가 존재하는지 여부가 질의 된다. 이와 같은 질의 시에는 스프레더가 단독으로 또는 화물을 매단 상태에서 상승되는지의 여부는 구별되지 않는다. 부하 증가가 존재하지 않으면, 절차는 단계 S1로 되돌아간다. 부하 증가가 존재하면, 단계 S2로 넘어가고, 사전 지정된 기간이 경과 되었는지 여부가 질의 된다. 사전 지정된 기간은 수동으로 입력할 수 있거나, 또는 파라미터 데이터 뱅크에 대한 조회를 통해 사전 설정할 수 있다. 단계 S2의 질의에서, 사전 지정된 기간이 아직 경과 되지 않았음이 확인된다면, 단계 S2로 되돌아간다. 이와 같은 질의에는 도 1에 도시된 상승 과도 과정들이 포함되어야 한다.

단계 S2에서 사전 지정된 기간이 경과 되었다면, 단계 S3으로 넘어가고, 과부하 임계가 상기 기간 동안 초과 되었는지 여부가 질의 된다. 또한, 단계 S3의 질의는 단계 S2에 병행하여서도 이루어질 수 있다.

과부하 임계, 특히 총 과부하 임계 또는 힘 센서 고유의 개별 과부하 임계들이 초과 되었다면, 단계 S4에서 상위의 제어 장치에 의해 대응하는 신호의 생성을 통해 개시되는 비상 차단이 이루어진다.

단계 S3 동안 과부하 임계가 초과 되지 않았다면(측정 신호가 영역 내부에 위치하면), 평균 부하(스프레더 / 스프레더 및 컨테이너)가 결정되고, 이 결정된 평균 부하로부터는 다시 "동적" 점프 임계가 결정된다. 이는 모두 단계 S5에서 이루어진다.

앞서 동적 점프 임계가 여전히 지정되지 않았다면, 단계 S6에서 상기 점프 임계가 "신규" 과도 임계(transient threshold)로서 확정된다. 이미 점프 임계가 지정되었다면, 신규 값은 "신규" 과도 임계값으로서 확정된다.

질의 단계 S7에서는 승강 과정이 종료되었는지 여부가 점검된다. 승강 과정이 종료되었다면, 본 발명에 따른 과부하 모니터링도 종료된다. 승강 과정이 아직도 종료되지 않았다면, 절차는 단계 S1로 다시 돌아간다.

본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (8)

1. 화물 수용 수단과 상호 작용하는 적어도 하나의 힘 센서를 포함하는 화물 승강 장치의 오작동을 동적 검출하기 위한 방법으로서,
   신호 증가와 관련하여, 상기 화물 수용 수단에 의해 가해지는 힘에 비례하는 상기 힘 센서의 신호를 모니터링하는 단계;
   증가가 검출되면, 공칭 과부하 임계가 초과 되는지 여부를 점검하는 단계; 및
   상기 공칭 과부하 임계가 초과 되면, 최단 기간 이내에 상기 화물 승강 장치의 작동을 차단하기 위해 차단 신호를 생성하는 단계;
   를 포함하는 상기 동적 검출 방법에 있어서,
   추가 부하의 매달림 여부와 무관하게 상기 화물 수용 수단을 상승시키기 위해 필요한 기간을 정의하는 단계;
   증가가 검출되면, 상기 공칭 과부하 임계의 초과와 관련하여 정의된 기간 동안 신호를 모니터링하는 단계;
   상기 과부하 임계가 상기 정의된 기간 동안 초과 되지 않으면, 상기 힘 센서의 신호로부터 평균화된 중량 힘을 결정하고, 상기 평균화된 중량 힘을 기저 부하로서 확정하는 단계;
   상기 기저 부하보다 높고 상기 공칭 과부하 임계보다 낮은 동적 점프 임계를 과부하 임계로서 확정하는 단계; 및
   상기 힘 센서의 신호가 상기 과부하 임계로서 확정된 상기 점프 임계보다 높거나 상기 점프 임계와 동일한지 여부와 관련하여 신호를 모니터링하고, 상기 힘 센서의 신호가 상기 과부하 임계로서 확정된 상기 점프 임계보다 높거나 상기 점프 임계와 동일하다면 차단 신호를 생성하는 단계;
   를 포함하는 동적 검출 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 힘 센서의 신호는 의도되는 승강 과정 동안 정의된 기간에 의해 포함되는 상승 과도 단계를 통과하고,
   상기 기저 부하는 신호의 평균화된 값에 상응하는, 동적 검출 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 화물 승강 장치의 승강 기구는 신호 증가 중에 작동되는, 동적 검출 방법.
4. 제1항에 있어서,
   복수의 힘 센서가 제공되되, 각각의 힘 센서에 대해, 전체 시스템의 공칭 과부하 임계보다 낮은 힘 센서 고유의 과부하 임계가 초과 되는지 여부를 점검하는 단계를 포함하는 동적 검출 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 점프 임계의 모니터링이 연속해서 이루어지는, 동적 검출 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 동적 점프 임계는 승강 과정이 이루어질 때마다 새롭게 결정되는, 동적 검출 방법.
7. 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 동적 검출 방법을 실행하기 위해 그에 부합하게 조정되는 제어 장치를 구비한 과부하 안전 장치를 포함하는 크레인.
8. 제7항에 있어서, 화물의 모서리 지점들에서 총 부하의 유도를 위해 이용될 수 있는 각각의 모서리 지점 부하를 측정할 수 있도록, 스프레더의 모서리들에서 측정을 실시하는 힘 센서들을 구비한 스프레더를 포함하는 크레인.
   

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